Доклад: Коперниканская революция

Тольяттинский Государственный Университет

Доклад

по концепции современного естествознания на тему:

«Коперниканская революция»

студентки II курса

факультета иностранных языков

Ошкиной О.В.

2004 г

Гелиоцентрическая система мира.

В эпоху раннего средневековья в Европе безраздельно господствова­ла

библейская картина мира. Затем она сменилась догматизирован­ным

аристотелизмом и геоцентрической системой Птолемея. Посте­пенно

накапливавшиеся данные астрономических наблюдений под­тачивали основы этой

картины мира. Несовершенство, сложность и запутанность птолемеевской системы

становились очевидными. Многочисленные попытки увеличения точности системы

Птолемея лишь усложняли ее. (Общее число вспомогательных кругов возросло

почти до 80.) Еще в ХIII в. кастильский король Альфонсо Х высказался в том

смысле, что если бы он мог давать Богу советы, то посоветовал бы при создании

мира устроить его проще.

Птолемеевская система не только не позволяла давать точные предсказания; она

также страдала явной несистематичностью, отсут­ствием внутреннего единства и

целостности; каждая планета рассмат­ривалась сама по себе, имела отдельную от

остальных эпицикличес­кую систему, собственные законы движения. В

геоцентрических сис­темах движение планет представлялось с помощью нескольких

рав­ноправных независимых математических моделей. Для объяснения петель

движения данной планеты предполагалось помимо движения по деференту движение

по своей группе эпициклов, никак не связан­ных, вообще говоря, с эпициклами и

деферентами других планет. Строго говоря, геоцентрическая теория не

обосновала геоцентри­ческой системы, так как объектом этой теории система

планет (или планетная система) не являлась; в ней речь шла об отдельных

движе­ниях небесных тел, не связанных в некоторое системное целое.

Гео­центрические теории позволяли предвычислять лишь направления на небесные

светила, но не определить истинную удаленность и рас­положение их в

пространстве. Птолемей считал эти задачи вообще неразрешимыми. Установка на

поиск внутреннего единства и систем­ности была той основой, вокруг которой

концентрировались предпо­сылки создания гелиоцентрической системы.

Создание гелиоцентрической теории: было связано и с необходи­мостью реформы

юлианского календаря, в котором две основные точки - равноденствие и

полнолуние - потеряли связь с реальными астрономическими событиями.

Календарная дата весеннего равно­денствия, приходившаяся в IV в. н.э. на 21

марта и закрепленная за этим числом Никейским собором в 325 г. как важная

отправная дата при расчете основного, христианского праздника Пасхи, к XVI

в., отставала от действительной даты равноденствия на 10 дней. Еще с VIII в.:

юлианский календарь пытались совершенствовать, но безус­пешно. Латеранский

собор, проходивший в 1512-1517 гг. в Риме, отметил чрезвычайную остроту

проблемы календаря и предложил ее решить ряду известных астрономов, среди

которых был и Н. Копер­ник. Но он ответил отказом, так как считал

недостаточно развитой и точной теорию движения Солнца и Луны, которые и лежат

в основе календаря. Однако это предложение стало для Н. Коперника одним из

мотивов совершенствования геоцентрической теории.

Другая общественная потребность, стимулировавшая поиски новой теории планет,

была связана с мореходной практикой. Новые, более точные таблицы движения

небесных тел, прежде всего Луны и Солнца, требовались для вычисления

положений Луны для данного места и момента времени. Определяя разницу во

времени одного и того же положения Луны на небе - по таблицам и по часам,

установ­ленным по Солнцу во время плавания, вычисляли долготу места на море.

Долгое время это был единственный способ нахождения долго­ты во время

длительных морских плаваний.

Совершенствование теории планетной системы стимулирова­лось также и нуждами

все еще популярной тогда астрологий.

Существенно упростивший астрономические вычисления с помо­щью тригонометрии

немецкий астроном и математик Региомонтан (его «Эфемериды» вышли в свет в

1474 г.) выдвинул идею о том, что в птолемеевской теории можно освободиться

от эпициклов и деферентов, если заменить описания пяти планет (исключая

Землю), вра­щающихся вблизи Солнца по эпициклам и деферентам, эквивалент­ной

системой планет, вращающихся вокруг Солнца по эксцентричес­ким окружностям.

Это был прямой путь к созданию геогелиоцентри­ческой системы, от которой

оставался лишь один шаг до «чистого» гелиоцентризма. К другим предпосылкам

гелиоцентризма следует отнести, по мнению известного историка науки Т. Куна,

«достиже­ния в химическом анализе «падающих камней», имевшие место в

средневековье, возрождение в эпоху Ренессанса древнемистической

неоплатонистской философии, которая учила, что Солнце – это образ бога, и

атлантические путешествия, которые расширили тер­риториальный горизонт

человека эпохи Ренессанса».

Величайшим мыслителем, которому суждено было начать вели­кую революцию в

астрономии, повлекшую за собой революцию во всем естествознании, был

гениальный польский астроном Николай Коперник. Еще в конце XV в., после

знакомства и глубокого изучения «Альмагеста», восхищение математическим

гением Птолемея смени­лось у Коперника сначала сомнениями в истинности этой

теории, а затем и убеждением в существовании глубоких противоречий в

гео­центризме. Он начал поиск других фундаментальных астрономичес­ких идей,

изучал сохранившиеся сочинения или изложения учений древнегреческих

математиков и философов, в том числе и первого гелиоцентриста Аристарха

Самосского, и мыслителей, утверждав­ших подвижность Земли! ­

Коперник первым взглянул на весь тысячелетний опыт развития астрономии

глазами человека эпохи Возрождения: смелого, уверен­ного, творческого,

новатора. Предшественники Коперника не имели смелости отказаться от самого

геоцентрического принципа и пыта­лись либо совершенствовать мелкие детали

птолемеевской системы, либо обращаться к еще более древней схеме

гомоцентрических сфер. Коперник сумел разорвать с этой тысячелетней

консервативной аст­рономической традицией, преодолеть преклонение перед

древними авторитетами. Он был движим идеей внутреннего единства и

систем­ности астрономического знания, искал простоту и гармонию в при­роде,

ключ к объяснению единой сущности многих, кажущихся раз­личными явлений.

Результатом этих поисков и стала гелиоцентри­ческая система мира.

Между 1505-1507 гг. Коперник в «Малом комментарии» изложил принципиальные

основы гелиоцентрической астрономии. Теорети­ческая обработка астрономических

данных была завершена к 1530 г.

Но только в 1543 г. увидело свет одно из величайших творений в истории

человеческой мысли - «О вращениях небесных сфер», где изложена математическая

теория сложных видимых движений Со­лнца, Луны, пяти планет и сферы звезд с

соответствующими матема­тическими таблицами и приложением каталога звезд.

В центре мира Коперник поместил Солнце, вокруг которого дви­жутся планеты, и

среди них впервые зачисленная в ранг «подвижных звезд» Земля со своим

спутником Луной. На огромном расстоянии от планетной системы находится сфера

звезд. Его вывод о чудовищной удаленности этой сферы диктовался

гелиоцентрическим принци­пом, только так мог Коперник согласовать его с

видимым отсутствием у звезд смещений за счет движения самого наблюдателя

вместе с Землей (т.е. отсутствием у них параллаксов).

Система Коперника была проще и точнее системы Птолемея, и ее сразу же

использовали в практических целях. На ее основе составили «Прусские таблицы»,

уточнили длину тропического года и провели в 1582 г. давно назревшую реформу

календаря - был введен новый, или григорианский, стиль.

Меньшая сложность теории Коперника и получавшаяся, но лишь на первых порах,

большая точность вычислений положений планет по гелиоцентрическим таблицам

были не самыми главными достоин­ствами его теории. Более того, теория

Коперника при расчетах ока­залась не намного проще птолемеевской, а по

точности предвычис­лений положений планет на длительный промежуток времени

практически не отличалась от нее. Несколько более высокая точность,

дававшаяся на первых порах «Прусскими таблицами», объяснялась не только

введением нового гелиоцентрического принципа, а и более развитым

математическим аппаратом вычислений. Но и «Прусские таблицы» также вскоре

разошлись с данными наблюде­ний. Это даже охладило первоначальное

восторженное отношение к теории Коперника у тех, кто ожидал от нее

немедленного практичес­кого эффекта. Кроме того, с момента своего

возникновения и до открытия Галилеем в 1616 г. фаз Венеры, т.е. более

полувека, вообще отсутствовали прямые наблюдательные подтверждения движения

планет вокруг Солнца, которые свидетельствовали бы об истинности

гелиоцентрической системы. В чем же действительное достоинство,

привлекательность и истинная сила теории Коперника? Почему она вызвала

революционное преобразование всего естествознания?

Любое новое всегда возникает на базе и в системе старого. Копер­ник в этом

отношении не был исключением. Он разделял многие представления старой,

аристотелевской космологии. Так, он представлял Вселенную замкнутым

пространством, ограниченным сферой неподвижных звезд. Он не отступал от

аристотелевской догмы, в соответствии с которой истинные движения небесных

тел могут быть только равномерными и круговыми. В этом он был даже боль­ший

консерватор и приверженец аристотелизма, чем Птолемей, ко­торый ввел понятие

экванта и допускал неравномерное движение центра эпицикла по деференту.

Стремление восстановить аристоте­левские принципы движения небесных тел,

нарушавшиеся в ходе развития геоцентрической системы, кстати сказать, и стало

для Ко­перника одним из мотивов поисков иных, негеоцентрических похо­дов к

описанию движений планет.

Но, в отличие от своих предшественников, Коперник пытался создать логически

простую и стройную планетную теорию. В отсут­ствие простоты, стройности,

системности Коперник увидел корен­ную несостоятельность теории Птолемея, в

которой не было единого стержневого принципа, объясняющего системные

закономерности в движениях планет. Н. Коперник писал:

«..Я ничем иным не был ,приведен к мысли придумать иной способ вычисления

движений небесных тел, как только тем обстоятельством, что относительно

исследо­ваний этих движений математики не согласны между собой. Начать с

того, что движения Солнца и Луны столь мало им известны, что они не в

состоянии даже доказать и определить продолжительность года. Затем, при

определении движений не только этих, но и других пяти блуждающих светил, они

не употребляют ни одних и тех же одинаковых начал, ни одних и тех же

предположений, ни известных доказательств... Даже главного - вида мироздания

и известную симметрию между частями его – они не в состоянии вывести на

основании этой теории» .

Коперник был уверен, что представление движений небесных тел как единой

системы позволит определить реальные физические ха­рактеристики небесных тел,

т.е. то, о чем в геоцентрической модели вовсе не было и речи. Поэтому свою

теорию он рассматривал как теорию реального устройства Вселенной.

Возможность перехода к гелиоцентризму (подвижности Земли, обращающейся вокруг

реального тела - неподвижного Солнца, рас­положенного в центре мира) Коперник

совершенно справедливо ус­мотрел в представлении об относительном характере

движения, из­вестном еще древним грекам, но забытом в средние века.

Неравно­мерное петлеобразное движение планет, неравномерное движение Солнца

Коперник, как и Птолемей, считал кажущимся эффектом. Но он представил этот

эффект не как результат подбора и комбинации движений по условным

вспомогательным окружностям, а как резуль­тат перемещения самого наблюдателя.

Иначе говоря, этот эффект объяснялся тем, что наблюдение ведется с движущейся

Земли. Допу­щение подвижности Земли было главным новым принципом в системе

Коперника.

Обоснование введения принципа гелиоцентризма Коперник ус­матривал в особой

роли Солнца, отразившейся уже в птолемеевской схеме. В этой схеме планеты по

свойствам их движений как бы разде­лялись Солнцем на две группы - нижние

(ближе к Земле, чем Солнце) и верхние. Среди тех кругов, которые применялись

для описания видимого движения планет, обязательно был один круг с годичным,

как у Солнца, периодом движения по нему. Для верхних планет - это был первый,

или главный эпицикл, для нижних - деферент. Кроме того, Меркурий и Венера

(нижние планеты) вообще все время сопровожда­ли Солнце, совершая около него

лишь колебательные движения.

Революционное значение гелиоцентрического принципа состоя­ло в том, что он

представил движения всех планет как единую систе­му, объяснил многие ранее

непонятные эффекты. Так, с помощью представления о годичном и суточном

движениях Земли теория Ко­перника сразу же объяснила все главные особенности

запуганных видимых движений планет (попятные движения, стояния, петли) и

раскрыла причину суточного движения небосвода. Петлеобразные движения планет

теперь объяснялись годичным движением Земли вокруг Солнца. В различии же

размеров петель (и, следовательно, радиусов соответствующих эпициклов)

Коперник правильно увидел отображение орбитального движения Земли:

наблюдаемая с Земли планета должна описывать видимую петлю тем Меньшую, чем

дальше она от Земли. В системе Коперника впервыe получила объяснение

загадочная прежде последовательность размеров первых эпициклов у верхних

планет, введенных Птолемеем. Размеры их оказались убы­вающими с удалением

планеты от Земли. Движение по этим эпицик­лам, равно как и движение по

деферентам для нижних планет, совер­шалось с одним периодом, равным периоду

обращения Солнца во­круг Земли. Все эти годичные круги геоцентрической

системы оказа­лись излишними в системе Коперника.

Впервые получила объяснение смена времен года: Земля движет­ся вокруг Солнца,

сохраняя неизменным в пространстве положение оси своего суточного вращения.

Более того, это глубокое объяснение видимых явлений позволило Копернику

впервые в истории астрономии поставить вопрос об оп­ределении действительных,

расстояний планет от Солнца. Коперник понял, что этими расстояниями планет

были величины, обратные радиусам первых эпициклов для внешних планет и

совпадающие с радиусами деферентов - для внутренних. Таким образом он

получа­ет весьма точные относительные расстояния планет от Солнца.

Теория Коперника логически стройная, четкая и простая. Она способна

рационально объяснить то, что раньше либо не объясня­лось вовсе, либо

объяснялось искусственно, связать в единое то, что ранее считалось совершенно

различными явлениями. Это - ее несо­мненные достоинства; они

свидетельствовали о истинности гелио­центризма. Наиболее проницательные

мыслители поняли это сразу.

И уже не столь важным было то, что Коперник отдал дань анти­чным и

средневековым традициям: он принял круговые равномер­ные движения небесных

тел; центральное положение Солнца во Все­ленной, конечность Вселенной,

ограничивал мир единственной пла­нетной системой. Допуская лишь круговые

равномерные движения по окружностям, Коперник отверг эквант - быть может,

наиболее остроумную находку Птолемея. Этим он сделал даже некоторый

принципиальный шаг назад. Коперник сохранил и эпициклы, и деференты. Принцип

круговых равномерных движений вынудил его для достаточно точного описания

движения планет сохранить свыше трех десятков эпициклов (правда, всего 34

вместо почти 80 в геоцент­рической системе).

И тем не менее теория Коперника содержала в себе колоссальный творческий,

мировоззренческий и теоретико-методологический потенциал. Ее историческое

значение трудно переоценить.

Ø Она подорвала ядро (геоцентрическую систему)

религиозно-­феодального мировоззрения, основания старой (первой) науч­ной

картины мира.

Ø Она стала базой революционного становления

нового научно­го мировоззрения, новой (второй) механистической картины мира.

Ø Она явилась одной из важнейших предпосылок

революции в физике (так называемой ньютонианской революции) и созда­ния

первой естественно-научной фундаментальной теории ­классической механики.

Ø Она определила разработку новой, научной

методологии познания природы. Схоластическая традиция исходила из того, что

для познания сущности объекта нет необходимости деталь­но изучать внешнюю

сторону объекта, сущность может непо­средственно постигаться разумом.

Коперник же впервые в ис­тории познания на деле показал, что сущность может

быть понята только после тщательного изучения явления, его зако­номерностей и

противоречий; познание сущности всегда опосредовано познанием явления,

которое по своему содержанию может быть совершенно противоположным сущности.

Джордано Бруно: мировоззренческuе выводы из коперниканизма.

В течение нескольких десятилетий после выхода в свет труда «Об обращении

небесных сфер» коперниканские идеи не привлекали особого внимания широкой

научной общественности. Это было связано с бурными политическими событиями

того времени: религиозные войны, Реформация, обострение борьбы католицизма и

протестантизма, становление национальных государств, отодвинули на вто­рой

план проблемы мироздания, космологии астрономии. Задача сравнения

птолемеевской и коперниканской теорий актуализировалась лишь в 70-е гг. XVI

в., когда два знаменитых астрономических события (вспышка сверхновой в 1572

г. и яркая комета 1577 г.) в очередной раз поставили под сомнение основы

аристотелевской космологии. Мировоззренческие и теоретические выводы из

гелиоценризма, его развитие и совершенствование - заслуга ученых следующего

поколения: Т. Браге, Дж. Бруно, И. Кеплер, Г. Галилей, Дж. Барелли и др.

Прежде всего не замедлили проявиться мировоззренческие выводы из

коперниканизма. Признав подвижность, планетарность, не­уникальность Земли,

теория Коперника тем самым устраняла вековоe представление об уникальности

центра вращения во Вселенной. Центром вращения стало Солнце, но оно не было

уникальным телом. О его тождественности звездам догадывались еще в античное

время. Следующий шаг в мировоззренческих выводах был вполне закономерен. Он

был сделан бывшим монахом одного из неаполитанских монастырей Джордано Бруно,

личности исключительно яркой, смелой, способной на бескомпромиссное

стремление к истине. Познакомившись в 60-е гг. XVI в. с гелиоцентрической

теорией Коперника, Бруно поначалу отнесся к ней с недоверием. Чтобы

выработать свое собственное отношение к проблеме устройства Космоса, он

обратился к изучению системы Птолемея и материалистических учений

древнегреческих мыслителей, в первую очередь атомистов, о бесконечности

Вселенной. Большую роль в формировании взглядов Бруно сыграло его знакомство

с идеями Николая Кузанского, который утверждал, что ни одно тело не может

быть центром Вселенной в силу ее бесконечности. Объединив гелиоцентризм Н.

Коперника с идеями Н. Кузанского об изотропности, однородности и

безграничности Вселенной, Бруно пришел к концепции множественности планетных

сис­тем в бесконечной Вселенной.

Бруно отвергал замкнутую сферу звезд, центральное положение Солнца во

Вселенной и провозглашал тождество Солнца и звезд, множественность «солнечных

систем» в бесконечной Вселенной, множественную населенность Вселенной.

Указывая на колоссальные различия расстояний до разных звезд, он сделал

вывод, что поэтому соотношение их видимого блеска может быть обманчивым. Он

раз­делял небесные тела на самосветящиеся - звезды, солнца, и на тем­ные,

которые лишь отражают солнечный свет. Бруно утверждал, во­-первых,

изменяемость всех небесных тел, полагая, что существует непрерывный обмен

между ними и космическим веществом, во-вто­рых, общность элементов,

составляющих Землю и все другие небес­ные тела, и считал, что в основе всех

вещей лежит неизменная, неис­чезающая первичная материальная субстанция.

Именно Бруно принадлежит первый и достаточно четкий эскиз современной картины

вечной, никем не сотворенной, вещественной единой бесконечной развивающейся

Вселенной с бесконечным чис­лом очагов Разума в ней. В свете учения Бруно

теория Коперника снижает свой ранг: она оказывается не теорией Вселенной, а

теорией лишь одной из множества планетных систем Вселенной и, возможно, не

самой выдающейся такой системы.

Новое, ошеломляюще смелое учение Бруно, открыто провозгла­шавшееся им в

бурных диспутах с представителями церковных кру­гов, определило дальнейшую

трагическую судьбу ученого. К тому же дерзость его научных выступлений была

предлогом, чтобы распра­виться с ним и за его откровенную критику непомерного

обогащения монастырей и церкви. Великий мыслитель был сожжен на площади

Цветов в Риме 17 февраля 1600 г. А спустя почти три столетия на месте казни

Бруно, где некогда был зажжен костер, был воздвигнут памятник с посвящением,

начинающимся словами: «От столетия, которое он предвидел...»

К середине ХVII в. гелиоцентрическая теория окончательно побе­дила

геоцентризм. Коперниканизм был признан научной общественностью и стал

рассматриваться как теория действительного стро­ения Вселенной. На повестке

дня оказалась проблема физического обоснования гелиоцентризма, и в середине

ХVII в. Астрономическая революция закономерно перерастает в физическую

революцию.

Литература.

1. Найдыш В.М. «Концепции современного естествознания», М., 1999г.